Question

18．在“测电池的电动势和内阻”的实验中，测量对象为一节新的干电池．
（1）用图（a）所示电路测量时，在较大范围内调节滑动变阻器，发现电压表变化不明显，原因是电源内阻太小，从而影响测量值的精确性．

（2）为了提高实验的精确度采用（b）所示电路，提供器材：
A．量程3V和15V的双量程电压表V
B．量程0.6A和3A的双量程电流表A
C．定值电阻R₀（R₀=1.5Ω）
D．滑动变阻器R₁（0～10Ω）
E．滑动变阻器R₂（0～200Ω）
F．开关S和一些导线．
①图（b）电路中，加接电阻R₀有两方面的作用：一是方便实验操作和数据测量；二是保护电路中电源和电流表的安全．
②为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用R₁（填R₁或 R₂）．
③用笔画线代替导线在图（c）中完成实物连接图．
④实验中改变滑动变阻器的阻值，测出几组电流表和电压表的读数，并在给出的U-I坐标系中画出U-I图线如图（d）所示，则新干电池的内阻r=0.29Ω（结果保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 本题的关键是明确新电池的内阻很小，电池的内压降很小，电压表的读数变化很小，所以实验应选内阻较大的旧电池；题（1）的关键是明确定值电阻除方便操作和测量外，还可以保护电池和电流表；题（2）的关键是根据闭合电路欧姆定律求出电路中需要的最大电阻即可；题（3）的关键是连线时注意电表的量程和正负极；题（4）的关键是根据闭合电路欧姆定律写出关于U与I的函数表达式，然后根据斜率和截距的概念即可求解．

解答 解：（1）根据U=E-Ir可知，由于新电池时内阻很小，电池内压降很小，电压表的读数变化很小，所以如果采用一节新干电池进行实验，实验时会发现，当滑动变阻器在阻值较大的范围内调节时，电压表读数变化很小，原因是新电池的内阻很小，内电路的电压降很小；
（2）①加接电阻R₀有两方面的作用，一是方便实验操作和数据测量，二是防止变阻器电阻过小时，电池被短路或电流表被烧坏（或限制电流，防止电源短路）；
②因干电池电流较小，故应选量程I=0.6A，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中需要的最大电阻应为：R_max=$\frac{E}{\frac{I}{3}}$=$\frac{1.5}{0.2}$=7.5Ω，
所以变阻器应选R₁；
③根据原理图可得出对应的实物图，如图所示：
④根据闭合电路欧姆定律应用：E=U+I（r+R₀），
整理可得：U=-（r+R₀）I+E，
根据函数斜率的概念应有：r+R₀=$\frac{1.50-1.00}{0.28}$，
解得r=0.29；
故答案为：（1）电源内阻太小    （2）①保护电路中电源和电流表的安全    ②R₁          ③如图所示    ④0.29

点评 本题应明确：①测定电池电动势和内阻实验应选择内阻较大的旧电池；②通过电流表的最小电流应为电流表量程的$\frac{1}{3}$；③遇到根据图象求解的问题，应根据物理规律整理出关于纵轴与横轴物理量的函数表达式，再根据斜率和截距的概念即可求解．